06/05/2020

EL COLOR EN LA ERA DE LA ECONOMIA CIRCULAR

El uso de color se convierte en una necesidad a la hora de crear una identidad en un producto plástico. Para alcanzar la meta de un diseño, son añadidos pigmentos o colorantes a los polímeros, lo cual representa un reto a la hora de realizar un proceso de reciclaje mecánico.

 

La transición hacia un modelo de economía circular ha evidenciado la necesidad de aprovechar los desechos plásticos existentes para su reciclaje y reutilización; sin embargo, utilizar material reciclado es un desafío para la industria pues las propiedades del plástico varían dependiendo de su historial térmico y pureza. Actualmente, no existe una solución a escala industrial para la remoción de pigmentos en material reciclado, por lo que el pigmento es a su vez considerado una impureza. Entonces, ¿Cómo pueden contribuir los pigmentos a la economía circular? Para comenzar es importante entender qué tipos de pigmentos hay disponibles en el mercado y cuál es el proceso típico de elección de un pigmento.

Tipos de pigmentos

El color es utilizado en casi todas las aplicaciones del sector del plástico, pues da un sentido estético y personal al producto. Cualidades como “cálido”, “suave”, “brillante” y “placentero” son alcanzadas por medio del color. Los colores en productos plasticos se dividen en pigmentos y colorantes.

 

Los colorantes son generalmente compuestos orgánicos inmersos en un líquido que, al ser solubles en los polímeros, producen colores intensos y son fáciles de dispersar, lo que conlleva a una uniformidad en el color aplicado. No obstante, estos colorantes presentan una estabilidad térmica y a la luz UV limitada, tienen una mayor tendencia a la migración de particulas y su posterior aglomeración, además de no ser compatibles con poliolefinas (PE, PP).

 

Por otro lado, los pigmentos son generalmente insolubles en el plástico, pueden ser orgánicos o inorgánicos y su presentación suele ser en seco. Los pigmentos inorgánicos poseen una mayor estabilidad térmica, química y adicionalmente son más resistentes a la migración de partículas. Es importante tener en cuenta que la solubilidad es la interacción entre el polímero y el pigmento, por lo que, si son afines, serán solubles.

 

Los concentrados de color, más conocidos como masterbatches, son pigmentos inmersos en una matriz o resina compatible con el polímero que se desea pigmentar. Normalmente la resina o matriz del masterbatch tiene un índice de fluidez mayor al polímero, con el fin de compensar los efectos de la adición del pigmento, pues es deseable que el polímero y el masterbatch tengan índices de fluidez similares.

 

Las diferentes presentaciones de los pigmentos y colorantes dependen estrechamente de la aplicación del plástico, requerimiento de volumen, tiempo de utilización de ese color en la producción y facilidad de manejo.

 

Algunos pigmentos interfieren en el comportamiento reológico y en la cinética de cristalización o solidificación de la matriz en la que son disperados. Estas interferencias se dan en mayor o menor medida dependiendo de la naturaleza del pigmento o colorante.

 

A la hora de escoger un pigmento o colorante es importante revisar que el agente colorante cumpla con los requerimientos de procesabilidad y uso del producto: estabilidad térmica, estabilidad química, estabilidad bajo luz UV, por ejemplo, y propiedades mecánicas. En este sentido, los pigmentos inorgánicos son utilizados más frecuentemente pues cumplen con estas condiciones: son más fáciles de dispersar, la reología del polímero se ve levemente afectada cuando se añade el pigmento y son más económicos.

 

 

Efectos del reciclaje

 

El reciclaje mecánico es un proceso de reutilización de plástico descartado y descontaminado. Es el método mas común de reciclaje para polímeros termoplásticos y consta de varias fases en las que se clasifican los plásticos dependiendo de su tipo, forma, densidad, tamaño y color.

 

Una vez los materiales son clasificados, lavados, y molidos, se procede en algunos casos a fundirlos en pellets para su comercialización. En particular, el proceso de separación es clave para las etapas posteriores, pues la contaminación de un polímero con otro usualmente resulta en la disminución de propiedades mecánicas.

 

Por otro lado, es crítico reconocer que las propiedades del material reciclado cambian conforme pasa por el proceso de reciclaje mecánico, pues el historial térmico del material cambia. Cuando un polímero es reciclado se evidencian cambios en su reología, pues la viscosidad disminuye y eso se traduce en un indice de fluidez mayor; el peso molecular decrece y aumenta la cristalinidad en polímeros semi-cristalinos (como HDPE, LDPE, PP, PE, PET).

 

Si aumenta la cristalinidad significa que el material se está fragilizando y hay un deterioro en las propiedades mecánicas como elongación y resistencia al impacto. Una solución a este problema sería mezclar material virgen con material reciclado; sin embargo, esto también representa un problema para el reciclaje, pues resinas con propiedades distintas tendrán puntos de fusión distintos (en el caso de los plásticos semi-cristalinos) o temperaturas de transición vítrea diferentes (en el caso de los plásticos amorfos), por lo que “fundir” todo el material al mismo tiempo puede llevar a problemas técnicos.

 

Hoy en día no existe una solución técnica para la remoción de pigmentos en material reciclado, es decir, si un plástico fue pigmentado no es posible regresarlo a su color original. Esto, debido a que las partículas de pigmento están dispersas en el polímero y dependiendo de su naturaleza soluble o insoluble, se deberían utilizar distintos solventes para su remoción, los cuales pueden afectar la matriz en la que está inmerso el pigmento, además de que el proceso no es viable económicamente.

 

En ese sentido existen dos opciones: la primera es que, si la industria es lo suficientemente grande, puede recobrar el material residual en la fábrica y reintegrarlo al proceso de transformación, fundiéndolo de nuevo. Esta opción requerirá de pigmentos muy estables que no cambien su color ni propiedades durante varios ciclos de proceso.

 

Por otro lado, si el material es recobrado en la etapa posconsumo, la opción más utilizada para reciclar plásticos pigmentados es utilizarlos nuevamente con colores más oscuros. Estos plásticos altamente pigmentados van perdiendo valor en el mercado ya que sus propiedades mecánicas y reológicas van cambiando con la adición de pigmentos y las posibilidades de uso se reducen a colores cada vez más oscuros.

 

En algunos países existen conflictos con los pigmentos “negro de humo” compuestos mayormente de carbono. Normalmente las plantas de reciclaje utilizan una tecnología de infrarrojo cercano para clasificar los plásticos; desafortunadamente, los productos que contienen dicho pigmento no son detectados por el infrarrojo cercano y por ende no pueden ser clasificados ni reciclados. La empresa PolyOne, por ejemplo, presenta el pigmento negro “OnColor Infrared Sortable Black for Recyclable Packaging”, que es un negro detectable por los sistemas de clasificación de polímeros que utilizan la tecnología de infrarrojo cercano.

 

Este pigmento permite a los plásticos negros ser reconocidos por el sistema y ser posteriormente reciclados. De la misma manera, la empresa cuenta con pigmentos diseñados especificamente para incrementar la viscosidad intrinseca en polímeros reciclados con el fin de poder utilizar una fracción mayor en el proceso de producción.

 

En conclusión, los pigmentos son una parte necesaria en el diseño de producto pues generan una identidad y una experiencia con el cliente. Sin embargo, también representan una gran responsabilidad pues hacen parte del uso extendido del producto y determinan su potencialidad de reciclaje y reutilización.

 

 

Es importante comenzar a innovar en el ámbito de pigmentos plásticos y explorar diferentes posibilidades con el fin contribuir a un reciclaje más efectivo y extender la vida útil del plástico reciclado: es momento de que los pigmentos también contribuyan a la economía circular.

 

 

Fuente: Tecnología del Plástico